如何将字节数组转换为十六进制字符串，反之亦然？
当前回答
这是我的尝试。我创建了一对扩展类来扩展字符串和字节。在大文件测试中，性能与Byte Manipulation 2相当。
下面的ToHexString代码是查找和移位算法的优化实现。它与Behrooz的方法几乎相同，但使用foreach进行迭代，计数器比显式索引更快。
在我的机器上，它排在Byte Manipulation 2之后，排在第二位，是非常可读的代码。以下测试结果也值得关注：
ToHexStringCharArrayWithCharArrayLookup：41589.69平均刻度（超过1000次），1.5倍ToHexStringCharArrayWithStringLookup:50764.06平均滴答（超过1000次），1.2XToHexStringStringBuilderWithCharArrayLookup:62812.87平均滴答（超过1000次），1.0X
根据上述结果，可以得出以下结论：
索引到字符串以执行查找与char数组在大型文件测试中非常重要。使用已知容量的StringBuilder与使用字符的惩罚创建字符串的已知大小的数组甚至更重要。
代码如下：
using System;
namespace ConversionExtensions
{
public static class ByteArrayExtensions
{
private readonly static char[] digits = new char[] { '0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9', 'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F' };
public static string ToHexString(this byte[] bytes)
{
char[] hex = new char[bytes.Length * 2];
int index = 0;
foreach (byte b in bytes)
{
hex[index++] = digits[b >> 4];
hex[index++] = digits[b & 0x0F];
}
return new string(hex);
}
}
}
using System;
using System.IO;
namespace ConversionExtensions
{
public static class StringExtensions
{
public static byte[] ToBytes(this string hexString)
{
if (!string.IsNullOrEmpty(hexString) && hexString.Length % 2 != 0)
{
throw new FormatException("Hexadecimal string must not be empty and must contain an even number of digits to be valid.");
}
hexString = hexString.ToUpperInvariant();
byte[] data = new byte[hexString.Length / 2];
for (int index = 0; index < hexString.Length; index += 2)
{
int highDigitValue = hexString[index] <= '9' ? hexString[index] - '0' : hexString[index] - 'A' + 10;
int lowDigitValue = hexString[index + 1] <= '9' ? hexString[index + 1] - '0' : hexString[index + 1] - 'A' + 10;
if (highDigitValue < 0 || lowDigitValue < 0 || highDigitValue > 15 || lowDigitValue > 15)
{
throw new FormatException("An invalid digit was encountered. Valid hexadecimal digits are 0-9 and A-F.");
}
else
{
byte value = (byte)((highDigitValue << 4) | (lowDigitValue & 0x0F));
data[index / 2] = value;
}
}
return data;
}
}
}
下面是当我将代码放在我机器上的@patridge测试项目中时得到的测试结果。我还添加了一个从十六进制转换为字节数组的测试。使用我的代码的测试运行是ByteArrayToHexViaOptimizedLookupAndShift和HexToByteArrayViaByteManipulation。HexToByteArrayViaConvertToByte取自XXXX。HexToByteArrayViaSoapHexBinary是@Mykroft的答案。
Intel Pentium III Xeon处理器核心：4<br/>当前时钟速度：1576<br/>最大时钟速度：3092<br/>将字节数组转换为十六进制字符串表示ByteArrayToHexViaByteManipulation2:39366.64平均滴答（超过1000次），22.4倍ByteArrayToHexViaOptimizedLookupAndShift：41588.64平均刻度（超过1000次），21.2倍ByteArrayToHexViaLookup：55509.56次平均点击（超过1000次），15.9倍ByteArrayToHexViaByteManipulation:65349.12平均刻度（超过1000次），13.5XByteArrayToHexViaLookupAndShift：86926.87平均刻度（超过1000运行），10.2XByteArrayToHexStringViaBitConverter:平均139353.73滴答声（超过1000次），6.3XByteArrayToHexViaSoapHexBinary：314598.77平均刻度（超过1000次），2.8XByteArrayToHexStringViaStringBuilderForEachByteToString:344264.63平均刻度（超过1000次），2.6XByteArrayToHexStringViaStringBuilderAggregateByteToString:382623.44平均滴答声（超过1000次），2.3XByteArrayToHexStringViaStringBuilderForEachAppend格式：818111.95平均滴答声（超过1000次），1.1倍ByteArrayToHexStringViaStringConcatArray ConvertAll:839424.84平均值滴答声（超过1000次），1.1XByteArrayToHexStringViaStringBuilderAggregateAppend格式：867303.98平均刻度（超过1000次），1.0XByteArrayToHexStringViaStringJoinArray ConvertAll:平均882710.28滴答声（超过1000次），1.0X
其他回答
这是我的尝试。我创建了一对扩展类来扩展字符串和字节。在大文件测试中，性能与Byte Manipulation 2相当。
下面的ToHexString代码是查找和移位算法的优化实现。它与Behrooz的方法几乎相同，但使用foreach进行迭代，计数器比显式索引更快。
在我的机器上，它排在Byte Manipulation 2之后，排在第二位，是非常可读的代码。以下测试结果也值得关注：
ToHexStringCharArrayWithCharArrayLookup：41589.69平均刻度（超过1000次），1.5倍ToHexStringCharArrayWithStringLookup:50764.06平均滴答（超过1000次），1.2XToHexStringStringBuilderWithCharArrayLookup:62812.87平均滴答（超过1000次），1.0X
根据上述结果，可以得出以下结论：
索引到字符串以执行查找与char数组在大型文件测试中非常重要。使用已知容量的StringBuilder与使用字符的惩罚创建字符串的已知大小的数组甚至更重要。
代码如下：
using System;
namespace ConversionExtensions
{
public static class ByteArrayExtensions
{
private readonly static char[] digits = new char[] { '0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9', 'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F' };
public static string ToHexString(this byte[] bytes)
{
char[] hex = new char[bytes.Length * 2];
int index = 0;
foreach (byte b in bytes)
{
hex[index++] = digits[b >> 4];
hex[index++] = digits[b & 0x0F];
}
return new string(hex);
}
}
}
using System;
using System.IO;
namespace ConversionExtensions
{
public static class StringExtensions
{
public static byte[] ToBytes(this string hexString)
{
if (!string.IsNullOrEmpty(hexString) && hexString.Length % 2 != 0)
{
throw new FormatException("Hexadecimal string must not be empty and must contain an even number of digits to be valid.");
}
hexString = hexString.ToUpperInvariant();
byte[] data = new byte[hexString.Length / 2];
for (int index = 0; index < hexString.Length; index += 2)
{
int highDigitValue = hexString[index] <= '9' ? hexString[index] - '0' : hexString[index] - 'A' + 10;
int lowDigitValue = hexString[index + 1] <= '9' ? hexString[index + 1] - '0' : hexString[index + 1] - 'A' + 10;
if (highDigitValue < 0 || lowDigitValue < 0 || highDigitValue > 15 || lowDigitValue > 15)
{
throw new FormatException("An invalid digit was encountered. Valid hexadecimal digits are 0-9 and A-F.");
}
else
{
byte value = (byte)((highDigitValue << 4) | (lowDigitValue & 0x0F));
data[index / 2] = value;
}
}
return data;
}
}
}
下面是当我将代码放在我机器上的@patridge测试项目中时得到的测试结果。我还添加了一个从十六进制转换为字节数组的测试。使用我的代码的测试运行是ByteArrayToHexViaOptimizedLookupAndShift和HexToByteArrayViaByteManipulation。HexToByteArrayViaConvertToByte取自XXXX。HexToByteArrayViaSoapHexBinary是@Mykroft的答案。
Intel Pentium III Xeon处理器核心：4<br/>当前时钟速度：1576<br/>最大时钟速度：3092<br/>将字节数组转换为十六进制字符串表示ByteArrayToHexViaByteManipulation2:39366.64平均滴答（超过1000次），22.4倍ByteArrayToHexViaOptimizedLookupAndShift：41588.64平均刻度（超过1000次），21.2倍ByteArrayToHexViaLookup：55509.56次平均点击（超过1000次），15.9倍ByteArrayToHexViaByteManipulation:65349.12平均刻度（超过1000次），13.5XByteArrayToHexViaLookupAndShift：86926.87平均刻度（超过1000运行），10.2XByteArrayToHexStringViaBitConverter:平均139353.73滴答声（超过1000次），6.3XByteArrayToHexViaSoapHexBinary：314598.77平均刻度（超过1000次），2.8XByteArrayToHexStringViaStringBuilderForEachByteToString:344264.63平均刻度（超过1000次），2.6XByteArrayToHexStringViaStringBuilderAggregateByteToString:382623.44平均滴答声（超过1000次），2.3XByteArrayToHexStringViaStringBuilderForEachAppend格式：818111.95平均滴答声（超过1000次），1.1倍ByteArrayToHexStringViaStringConcatArray ConvertAll:839424.84平均值滴答声（超过1000次），1.1XByteArrayToHexStringViaStringBuilderAggregateAppend格式：867303.98平均刻度（超过1000次），1.0XByteArrayToHexStringViaStringJoinArray ConvertAll:平均882710.28滴答声（超过1000次），1.0X
这可以从字符串到字节数组。。。
public static byte[] StrToByteArray(string str)
{
Dictionary<string, byte> hexindex = new Dictionary<string, byte>();
for (byte i = 0; i < 255; i++)
hexindex.Add(i.ToString("X2"), i);
List<byte> hexres = new List<byte>();
for (int i = 0; i < str.Length; i += 2)
hexres.Add(hexindex[str.Substring(i, 2)]);
return hexres.ToArray();
}
如果你想得到wcoenen报告的“4倍速度增长”，那么如果不明显：用hex[i]+hex[i+1]替换hex.Substring（i，2）
您还可以再进一步，通过在两个地方使用i++来消除i+=2。
这个问题也可以使用查找表来解决。这将需要编码器和解码器的少量静态存储器。然而，这种方法很快：
编码器表512字节或1024字节（两次大小写（如果是大写和小写）需要）解码器表256字节或64 KiB（单个字符查找或双字符查找）
我的解决方案使用1024字节作为编码表，256字节用于解码。
解码
private static readonly byte[] LookupTable = new byte[] {
0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF,
0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF,
0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF,
0x00, 0x01, 0x02, 0x03, 0x04, 0x05, 0x06, 0x07, 0x08, 0x09, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF,
0xFF, 0x0A, 0x0B, 0x0C, 0x0D, 0x0E, 0x0F, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF,
0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF,
0xFF, 0x0A, 0x0B, 0x0C, 0x0D, 0x0E, 0x0F, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF,
0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF,
0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF,
0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF,
0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF,
0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF,
0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF,
0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF,
0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF,
0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF
};
private static byte Lookup(char c)
{
var b = LookupTable[c];
if (b == 255)
throw new IOException("Expected a hex character, got " + c);
return b;
}
public static byte ToByte(char[] chars, int offset)
{
return (byte)(Lookup(chars[offset]) << 4 | Lookup(chars[offset + 1]));
}
编码
private static readonly char[][] LookupTableUpper;
private static readonly char[][] LookupTableLower;
static Hex()
{
LookupTableLower = new char[256][];
LookupTableUpper = new char[256][];
for (var i = 0; i < 256; i++)
{
LookupTableLower[i] = i.ToString("x2").ToCharArray();
LookupTableUpper[i] = i.ToString("X2").ToCharArray();
}
}
public static char[] ToCharLower(byte[] b, int bOffset)
{
return LookupTableLower[b[bOffset]];
}
public static char[] ToCharUpper(byte[] b, int bOffset)
{
return LookupTableUpper[b[bOffset]];
}
比较
StringBuilderToStringFromBytes: 106148
BitConverterToStringFromBytes: 15783
ArrayConvertAllToStringFromBytes: 54290
ByteManipulationToCharArray: 8444
TableBasedToCharArray: 5651 *
*这个解决方案
Note
在解码过程中，可能会发生IOException和IndexOutOfRangeException（如果字符的值太高>256）。应该实现对流或数组进行去/编码的方法，这只是概念的证明。
另一种方法是使用stackaloc来降低GC内存压力：
static string ByteToHexBitFiddle(byte[] bytes)
{
var c = stackalloc char[bytes.Length * 2 + 1];
int b;
for (int i = 0; i < bytes.Length; ++i)
{
b = bytes[i] >> 4;
c[i * 2] = (char)(55 + b + (((b - 10) >> 31) & -7));
b = bytes[i] & 0xF;
c[i * 2 + 1] = (char)(55 + b + (((b - 10) >> 31) & -7));
}
c[bytes.Length * 2 ] = '\0';
return new string(c);
}
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